122 Elem. der Differentialrechn. §4. Sätze üb. d. Zusammen!!, einer Funktion usw.
Man kann — und ist dazu unter Umständen genötigt — in Be
zug auf Zu- und Abnahme zwischen rechts- und linksseitiger Um
gebung unterscheiden. So sind die Funktionen f(x) — x — \x\ (52, 2.)
und f{x) = x [^] (57, 4.) rechts von jeder Stelle wachsend, sie sind
es aber nicht in der Umgehung jeder Stelle, wegen der Unstetigkeits
punkte, daher auch nicht in einem Intervall, das einen oder mehrere
Unstetigkeitspunkte enthält.
Wenn eine Funktion an einer Stelle trotz ihrer Stetigkeit da
selbst keine Ableitung besitzt, so kann auch nichts über Wachstum
oder Abnahme ausgesagt, daher auch keine geometrische Darstellung
in der nächsten Umgebung gegeben werden. Dies trifft beispielsweise
bei der schon wiederholt angeführten Funktion
fix) = x sin ~ für x 4= 0, _/(0) = 0
an der Stelle x = Ozu; in der Tat läßt sich keine noch so enge Um
gebung dieser Stelle abgrenzen, innerhalb deren alle f{x) größer oder
kleiner als Null wären.
72. Der Satz von Bolle. Wenn die Funktion fix) in dem
abgeschlossenen Intervall a < x <ß stetig ist und an jeder Stelle im
Innern einen endlichen oder bestimmt unendlichen Differentialguotienten
besitzt, ivenn ferner /{ei) = 0 und /{ß) = 0, so gilt es wenigstens eine
Stelle zwischen a und ß, an der f (x) verschwindet.
Behielte die Funktion den Wert Null im ganzen Intervall (oder
auch nur in einem Teile desselben) bei, so wäre sie eine konstante
Funktion und hätte als solche überall die Ableitung Null (55); der
Satz bedürfte dann keines Beweises.
Diesen Fall ausgeschlossen, wird die Funktion von cc an entweder
wachsen oder abnehmen — wir nehmen das erstere an; das Wachsen
kann aber nicht durch das ganze Intervall anhalten, soll f{ß) = 0
werden, daher muß man zu einer Stelle | kommen, an der das Wachsen
aufhört und das Abnehmen beginnt; diese Stelle ist dadurch gekenn
zeichnet, daß sich ein positives d bestimmen läßt derart, daß
/«-Ä)</(e>/« + Ä)
für alle 0 <Ä<d; zufolge der Beziehungen (1), (2) ist die Funktion
an dieser Stelle weder wachsend noch abnehmend; ferner ist
M-h)-m ^ n /(I+ &)-/(§) w>.
— h ^ ’ h ^ ’
der erste Quotient kann mit lim h = 0 nur einer positiven oder der
Grenze Null zustreben, der zweite nur einer negativen oder der Grenze
Null; da aber beide Quotienten nach Voraussetzung einen gemein
schaftlichen Grenzwert haben, so muß notwendig